a) li độ x= 4cm=2A​: w= 5rad/s

Động năng:

\(W_{đ} = \frac{1}{2} m v^{2} = \frac{1}{2} m \omega^{2} \left(\right. A^{2} - x^{2} \left.\right) = \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot 5^{2} \left(\right. 0 , 0 8^{2} - 0 , 0 4^{2} \left.\right) \approx 0 , 03 J\)

Cơ năng: \(W = \frac{1}{2} m v_{m a x}^{2} = \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot 5^{2} \cdot 0 , 0 8^{2} = 0 , 16 J\)

Thế năng: \(W_{t} = W - W_{đ} = 0 , 16 - 0 , 03 = 0 , 13 J\)

b)Để thế năng bằng động năng: \(W_{đ} = W_{t}\)

\(\Rightarrow \frac{1}{2} m \omega^{2} \left(\right. A^{2} - x^{2} \left.\right) = \frac{1}{2} m \omega^{2} x^{2}\)

\(\Rightarrow A^{2} - x^{2} = x^{2} \Rightarrow A^{2} = 2 x^{2} \Rightarrow x = \pm \frac{A}{\sqrt{2}}\)

a. Dựa vào đồ thị ta có:

Chu kì \(T = 2 s\), suy ra tần số góc \(\omega = \frac{2 \pi}{T} = \frac{2 \pi}{2} = \pi\) rad/s

Vận tốc cực đại của dao động: \(\text{v}_{m a x} = \omega A\)

\(\Rightarrow A = \frac{\text{v}_{m a x}}{\omega} = \frac{4}{\pi}\) cm

Thời điểm \(t = 0\), vật có \(\text{v} = \text{v}_{m a x}\), suy ra vật ở VTCB và \(\text{v} > 0\)

Khi đó: \(x = 0 \Rightarrow c o s ⁡ \varphi = 0 \Rightarrow \varphi = - \frac{\pi}{2}\)

Phương trình của vận tốc có dạng: \(\text{v} = \omega A c o s ⁡ \left(\right. \omega t + \varphi + \frac{\pi}{2} \left.\right)\)

\(\Rightarrow \text{v} = 4 c o s ⁡ \left(\right. \pi t - \frac{\pi}{2} + \frac{\pi}{2} \left.\right) = 4 c o s ⁡ \left(\right. \pi t \left.\right)\) (cm/s)

b. Phương trình dao động điều hòa có dạng: \(x = A c o s ⁡ \left(\right. \omega t + \varphi \left.\right)\)

\(\Rightarrow x = \frac{4}{\pi} c o s ⁡ \left(\right. \pi t - \frac{\pi}{2} \left.\right)\) (cm)

Phương trình của gia tốc có dạng: \(a = \omega^{2} A c o s ⁡ \left(\right. \omega t + \varphi + \pi \left.\right)\)

\(\Rightarrow a = \pi^{2} . \frac{4}{\pi} c o s ⁡ \left(\right. \pi t - \frac{\pi}{2} + \pi \left.\right) = 4 \pi c o s ⁡ \left(\right. \pi t + \frac{\pi}{2} \left.\right)\) (cm/s²)

Từ phương trình \(x = 5 s i n ⁡ \left(\right. 2 \pi t + \frac{\pi}{6} \left.\right)\) (cm) 

\(\Rightarrow A = 5\) cm; \(\omega = 2 \pi\) rad/s

Ta có: \(\text{v} = x^{^{'}} = \omega A c o s ⁡ \left(\right. \omega t + \varphi \left.\right) = 2 \pi . 5. c o s ⁡ \left(\right. 2 \pi t + \frac{\pi}{6} \left.\right) = 10 \pi c o s ⁡ \left(\right. 2 \pi t + \frac{\pi}{6} \left.\right)\) cm/s

a. Ở thời điểm \(t = 5\) s

Ta có: \(x = 5 s i n ⁡ \left(\right. 2 \pi . 5 + \frac{\pi}{6} \left.\right) = 2 , 5\) cm

\(\text{v} = 10 \pi c o s ⁡ \left(\right. 2 \pi . 5 + \frac{\pi}{6} \left.\right) = 5 \sqrt{30}\) 

a=−ω2x=−((2π))2.2,5=−100 cm/s²

b. Khi pha dao động là 120^o.

\(x = 5 s i n ⁡ 12 0^{o} = 2 , 5 \sqrt{3}\) cm

\(v = 10 \pi c o s ⁡ 12 0^{o} = - 5 \pi\) cm/s

\(a = - \omega^{2} x = - 4 \pi^{2} . 2 , 5 \sqrt{3} = - \sqrt{3}\) cm/s²

 a) Ta có \(W_{t_{đ \overset{ˋ}{\hat{a}} u}} = m g h = 0 , 2.10.10 = 20 \left(\right. J \left.\right)\)

Vận tốc của vật khi chạm đất là \(v = \sqrt{2 g h} = \sqrt{2.10.10} = 10 \sqrt{2} \left(\right. m / s \left.\right)\)

\(\Rightarrow W_{đ_{c h ạ m đ \overset{ˊ}{\hat{a}} t}} = \frac{1}{2} m v^{2} = \frac{1}{2} . 0 , 2. \left(\left(\right. 10 \sqrt{2} \left.\right)\right)^{2} = 20 \left(\right. J \left.\right)\)

Ta thấy \(W_{t_{đ \overset{ˋ}{\hat{a}} u}} = W_{đ_{c h ạ m đ \overset{ˊ}{\hat{a}} t}} = 20 J\)

 b) Cơ năng của vật là \(W = W_{t_{đ \overset{ˋ}{\hat{a}} u}} + W_{đ_{đ \overset{ˋ}{\hat{a}} u}}\) \(= 20 J\) (vì \(v_{0} = 0 \left(\right. m / s \left.\right)\))

Gọi vị trí mà động năng bằng thế năng là \(A\)

 \(\Rightarrow W_{t_{A}} = W_{đ_{A}}\) 

 \(\Rightarrow W_{t_{A}} = \frac{1}{2} W_{A} = \frac{1}{2} W = 10 J\)

 \(\Rightarrow m g h_{A} = 10 J\) 

 \(\Rightarrow 0 , 2.10 h_{A} = 10 J\)

 \(\Rightarrow h_{A} = 5 \left(\right. m \left.\right)\)

 Vậy khi vật ở độ cao 5m so với mặt đất thì động năng bằng thế năng.